Compresseur à vis, comment ça marche ?

Dans un compresseur à piston, l'air est d'abord enfermé dans un cylindre qui est ensuite comprimé, réduisant ainsi son volume par le déplacement d'un piston. Dans un compresseur à vis, la tâche de compression est effectuée par l'élément à vis rotatif , composé de deux rotors (un mâle et un femelle).

Lorsque le compresseur à vis démarre, l'air atteint l'élément via la soupape d'aspiration et remplit l'espace entre les deux rotors. Mais l’espace entre les rotors diminue progressivement à mesure qu’ils tournent dans des directions opposées. En d’autres termes : le volume de l’air diminue progressivement au fur et à mesure qu’il passe à travers les rotors , donc lorsqu’il atteint l’orifice de refoulement, sa pression a déjà augmenté, c’est déjà de l’air comprimé.

Le rapport de pression dans un compresseur à vis est fixe, cela signifie que la pression de l'air comprimé qu'il produit dépendra de la longueur de l'élément, du pas de la vis et de l'orifice de refoulement. L'efficacité maximale est obtenue lorsque le rapport de pression de l'élément correspond à la pression de service requise par une application.

L’un des avantages des compresseurs à vis par rapport aux autres technologies est qu’ils ne sont généralement pas équipés de vannes et ne subissent pas de forces mécaniques provoquant des déséquilibres. Ils peuvent fonctionner à une vitesse d’arbre élevée et combiner un débit élevé avec des dimensions compactes. Les roulements, quant à eux, sont chargés d'absorber la force axiale produite par la différence de pression entre l'entrée et la sortie d'air.

Les compresseurs à vis fonctionnent à des températures plus basses que les autres types de compresseurs, ce qui leur permet d'atteindre des cycles de service de 100 %. Ils génèrent moins de bruit et de vibrations et s’usent moins, leur durée de vie est donc plus longue. De plus, ils sont plus fiables, robustes et efficaces que les compresseurs à piston . Ils offrent également un air de meilleure qualité.

Dans certains compresseurs à vis, du liquide est injecté dans la chambre de compression et parfois aussi dans les roulements. La fonction de ce liquide est de refroidir et lubrifier les parties mobiles de l'élément, de refroidir intérieurement l'air comprimé produit et de minimiser les fuites de retour vers l'aspiration.

Bien que l'huile soit le liquide le plus couramment utilisé pour lubrifier ces machines (notamment en raison de ses propriétés lubrifiantes et d'étanchéité), d'autres substances, comme l'eau ou des polymères, sont également injectées. Il existe des éléments à vis qui peuvent atteindre un rapport de pression élevé, un étage atteignant généralement des pressions de 14 bars et même 17 bars , bien que souvent au prix d'un sacrifice de l'efficacité énergétique.

Les premiers compresseurs à vis avaient un profil symétrique et n'utilisaient aucun type de liquide de refroidissement dans la chambre de compression. Au début, on les appelait vis sans huile ou vis sèches. Cependant, les compresseurs à vis sans huile modernes ont des profils asymétriques , une caractéristique qui améliore considérablement l'efficacité énergétique et contribue à réduire les fuites internes.

Les engrenages externes sont également souvent utilisés pour synchroniser la position des rotors, qui tournent dans le sens opposé. Étant donné que les rotors n'entrent pas en contact entre eux ni avec le carter, aucune lubrification n'est nécessaire à l'intérieur de la chambre de compression. De cette façon, l’air comprimé obtenu sera exempt d’huile.

Les rotors et le boîtier doivent être fabriqués avec une grande précision pour minimiser les fuites du côté compression vers le côté aspiration. Le rapport de pression intégré est également limité par la différence de température entre l'aspiration et le refoulement. Ainsi, pour atteindre des pressions élevées, les compresseurs à vis sans huile sont souvent fabriqués avec plusieurs étages de refroidissement intermédiaire.

Lorsque nous parlons de compresseurs à vitesse variable ou VSD , nous faisons référence à des compresseurs dans lesquels la vitesse du moteur est automatiquement ajustée en fonction de la demande en air comprimé. Ceux à vitesse fixe, en revanche, sont limités à deux états : éteint ou à vitesse maximale. Voici quelques-unes des principales caractéristiques des VSD par rapport aux compresseurs traditionnels :

• Les compresseurs à vitesse variable ne consomment de l’énergie que lorsque cela est réellement nécessaire.
• Ils favorisent la productivité car les moteurs fonctionnent à la vitesse optimale pour chaque application, réduisant ainsi les erreurs et améliorant les performances globales du système.
• La durée de vie des VSD est plus longue car ces machines sont simplement utilisées plus efficacement. Ils offrent une meilleure protection contre les surcharges électro-thermiques, les chutes de tension, les surtensions... et permettent des démarrages en douceur de la charge.
• Moins de temps d’arrêt car, comme la machine se dégrade moins, elle nécessite moins de maintenance et celles-ci peuvent être programmées en dehors des pics d’utilisation.